高性能の再充電可能で柔軟なZn‐空気電池のための階層的多孔質Nドープカーボンにおける共触媒サイトの調整

要約ヘテロ原子ドーピングと金属活性サイトの戦略は、酸素電気触媒作用を相乗的に促進することができます。特に、理論シミュレーションと実験結果の組み合わせは、電気触媒メカニズムを理解する新たな機会を提供します。ここでは、高度に分岐したカーボンナノチューブとコバルト活性サイト（CoCNTs/PNAs）を持つ3Dカーボンナノシートが、容易な自己集合‐熱分解戦略によって調製されます。CoCNTs/PNAs電気触媒は、酸素還元反応（E 1/2 = 0.925 V）および生成反応（E j = 10 = 1.54 V）に対して優れた二機能活性を示し、Pt/C‐RuO 2触媒を超えます。理論計算により、コバルトサイトと窒素ドープカーボンマトリックスの電子相互作用が二機能電気触媒性能を向上させる重要な役割を果たすことが明らかになります。さらに、水系電解質で組み立てられた再充電可能なZn‐空気電池（ZAB）は、371.6 mW cm −2の最大出力密度と2000時間以上の優れたサイクリング耐久性を示します。さらに、全固体型ケーブルタイプのZABは、高い柔軟性と良好なサイクリング安定性、エネルギー効率（76.5%）を提供します。この研究は、階層的な多孔質構造設計を介して機能的な電気触媒作用のための金属‐カーボンサポート相互作用を調整する新しい道を開きます。